CN103236238A - 像素单元控制电路以及显示装置 - Google Patents

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Abstract

本发明实施例公开了一种像素单元控制电路以及设有该像素单元控制电路的显示装置，属于显示技术领域。解决了现有技术中每个像素单元中驱动开关管的Vth各不相同，而影响整个图像的显示效果的技术问题。该像素单元控制电路，包括数据输入端、电源输入端和显示控制单元，显示控制单元包括驱动开关管、复位模块、充电模块和开关模块；复位模块用于将驱动开关管的栅极电压清零；充电模块用于为驱动开关管的栅极充入补偿电压，补偿电压的值等于数据输入端的电势与驱动开关管的阈值电压之差；开关模块用于使驱动开关管的源极与电源输入端导通，漏极与有机发光二极管导通。本发明应用于AMOLED。

Description

像素单元控制电路以及显示装置
技术领域
本发明属于显示技术领域，具体涉及一种像素单元控制电路以及设有该像素单元控制电路的显示装置。
背景技术
有源矩阵有机发光二极管面板（Active Matrix Organic Light Emitting Diode，简称AMOLED）具有能耗低、生产成本低、视角宽、响应速度快等优点，因此AMOLED已经逐渐取代传统的液晶显示器。有机发光二极管（OLED）属于电流驱动，其工作原理是电子和空穴结合产生辐射光，也就是直接把电能转化为光能，所以显示时需要稳定的电流来控制发光。
目前OLED是通过一个驱动开关管DT进行驱动，DT通常是P型的开关管。DT的栅极连接数据输入端Vdata，源极连接恒压的电源输入端Vdd，漏极连接OLED。由源极的Vdd与栅极的Vdata之间产生电压差VGS，从而使得DT漏极的OLED导通，OLED的电流IOLED=K(VGS-Vth)2，其中Vth为DT本身的阈值电压，K为一常数。
本发明人在实现本发明的过程中发现，现有技术至少存在以下问题：由于制造工艺的误差、器件老化等原因，会使每个像素单元中DT的Vth各不相同，因此对每个OLED中的电流造成不同程度偏差，影响整个图像的显示效果。
发明内容
本发明实施例提供了一种像素单元控制电路以及设有该像素单元控制电路的显示装置，解决了现有技术中每个像素单元中驱动开关管的Vth各不相同，而影响整个图像的显示效果的技术问题。
为达到上述目的，本发明的实施例采用如下技术方案：
本发明提供一种像素单元控制电路，包括数据输入端、电源输入端和显示控制单元，所述显示控制单元包括驱动开关管、复位模块、充电模块和开关模块；
所述复位模块用于将所述驱动开关管的栅极电压清零；
所述充电模块用于在所述驱动开关管的栅极电压清零后，为所述驱动开关管的栅极充入补偿电压，所述补偿电压的值等于所述数据输入端的电势与所述驱动开关管的阈值电压之差；
所述开关模块用于在所述驱动开关管的栅极充入补偿电压后，使所述驱动开关管的源极与所述电源输入端导通，漏极与有机发光二极管导通。
优选的，所述复位模块包括复位信号输入端和第一开关管；
所述驱动开关管的栅极通过所述第一开关管接地；
所述复位信号输入端连接至所述第一开关管的栅极。
优选的，所述充电模块包括充电信号输入端、第二开关管、第三开关管和第一电容；
所述第二开关管的两端分别连接至所述数据输入端和所述驱动开关管的源极；
所述第三开关管的两端分别连接至所述驱动开关管的栅极和漏极；
所述第一电容的第一端连接至所述驱动开关管的栅极，第二端接地；
所述充电信号输入端连接至所述第二开关管的栅极和所述第三开关管的栅极。
优选的，所述开关单元包括开关信号输入端、第四开关管和第五开关管；
所述第四开关管的两端分别连接至所述电源输入端和所述驱动开关管的源极；
所述第五开关管的两端分别连接至所述驱动开关管的漏极和所述有机发光二极管；
所述开关信号输入端连接至所述第四开关管的栅极和所述第五开关管的栅极。
进一步，该像素单元控制电路，还包括触摸控制单元，所述触摸控制单元包括第二电容、耦合信号输入端、重置模块和采集模块；
所述耦合信号输入端连接至所述第二电容的第一端；
所述重置模块用于为所述第二电容的第二端输入重置电压；
所述采集模块用于在所述第二电容的第二端输入重置电压后，采集由所述第二电容的电压变化而产生的触摸信号。
优选的，所述重置模块包括重置信号输入端和第六开关管；
所述第六开关管的两端分别连接至所述第二电容的第二端和所述数据输入端；
所述重置信号输入端连接至所述第六开关管的栅极。
优选的，所述采集模块包括第一方向扫描信号输入端、第二方向扫描信号输入端、第七开关管和第八开关管；
所述第七开关管和所述第八开关管串联在所述耦合信号输入端与所述第二方向扫描信号输入端之间；
所述第七开关管的栅极连接至所述第二电容的第二端；
所述第八开关管的栅极连接至所述第一方向扫描信号输入端。
优选的，所述驱动开关管为P型薄膜晶体管（Thin Film Transistor，简称TFT）。
本发明还提供一种显示装置，包括上述的像素单元控制电路。
与现有技术相比，本发明所提供的上述技术方案具有如下优点：复位模块将驱动开关管的栅极电压清零后，由充电模块为驱动开关管的栅极充入补偿电压，该补偿电压的值等于Vdata-Vth，再由开关模块将驱动开关管的源极与电源输入端导通，漏极与OLED导通。此时，驱动开关管的源极与栅极之间的电压差VGS为Vdd-(Vdata-Vth)=Vdd-Vdata+Vth，所以OLED内部产生的电流IOLED=K(VGS-Vth)2=K(Vdd-Vdata+Vth-Vth)2=K(Vdd-Vdata)2。因此，本发明提供的技术方案使得IOLED不受Vth的影响，而只与Vdata有关，从而解决了因为每个像素单元中驱动开关管的Vth各不相同，而影响整个图像的显示效果的技术问题。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍。
图1为本发明的实施例1所提供的像素单元控制电路的示意图；
图2为本发明的实施例1所提供的像素单元控制电路的另一示意图；
图3为本发明的实施例1所提供的像素单元控制电路的信号时序图；
图4为本发明的实施例2所提供的像素单元控制电路的示意图；
图5为本发明的实施例2所提供的像素单元控制电路的另一示意图；
图6为本发明的实施例2所提供的像素单元控制电路的时序信号图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。
实施例1：
如图1所示，本发明实施例所提供的像素单元控制电路可应用于AMOLED中，该像素单元控制电路包括数据输入端Vdata、电源输入端Vdd和显示控制单元，显示控制单元包括驱动开关管DT、复位模块、充电模块和开关模块。
复位模块用于将DT的栅极电压清零。充电模块用于在DT的栅极电压清零后，为DT的栅极充入补偿电压，补偿电压的值等于数据输入端Vdata的电势与DT的阈值电压Vth之差，即Vdata-Vth。开关模块用于在DT的栅极充入补偿电压后，使DT的源极与电源输入端导通，同时漏极与OLED导通。
复位模块将驱动开关管的栅极电压清零后，由充电模块为驱动开关管的栅极充入补偿电压，该补偿电压的值等于Vdata-Vth，再由开关模块将驱动开关管的源极与电源输入端导通，漏极与OLED导通。此时，驱动开关管的源极与栅极之间的电压差VGS为Vdd-(Vdata-Vth)=Vdd-Vdata+Vth，所以OLED内部产生的电流IOLED=K(VGS-Vth)2=K(Vdd-Vdata+Vth-Vth)2=K(Vdd-Vdata)2。因此，本发明提供的技术方案使得IOLED不受Vth的影响，而只与Vdata有关，从而解决了因为每个像素单元中驱动开关管的Vth各不相同，而影响整个图像的显示效果的技术问题。
图2为本发明实施例中各个模块的优选的实施方式的电路图。
如图2所示，复位模块包括复位信号输入端和第一开关管T1。DT的栅极通过T1接地；复位信号输入端连接至T1的栅极。
充电模块包括充电信号输入端、第二开关管T2、第三开关管T3和第一电容C1。T2的两端分别连接至Vdata和DT的源极；T3的两端分别连接至DT的栅极和漏极；C1的第一端连接至DT的栅极，第二端接地；充电信号输入端连接至T2的栅极和T3的栅极。
优选的，开关单元包括开关信号输入端、第四开关管T4和第五开关管T5。T4的两端分别连接至Vdd和DT的源极；T5的两端分别连接至DT的漏极和OLED；开关信号输入端连接至T4的栅极和T5的栅极。
作为一个优选方案，本实施例中的DT，以及T1、T2、T3、T4、T5均为P型TFT。P型TFT的工作原理是低电平导通，方便控制；在制造过程中可以采用低温多晶硅技术（Low Temperature Poly-silicon，简称LTPS），从而简化其制作工艺。当然，本实施例中上述的全部或部分开关管也可以替换为N型TFT，只需改变一下相应的控制信号即可。
该像素单元控制电路的工作过程的信号时序图如图3所示。
在第一时间段t1内，复位信号输入端为低电平，使得T1导通，而T2、T3、T4、T5断开。此时，DT的栅极就可以通过T1接地，从而使DT的栅极的电压降为0V。
在第二时间段t2内，充电信号输入端为低电平，使得T2、T3导通，而T1、T4、T5断开。Vdata的电信号可以依次通过T2、DT、T3到达C1的第一端，并为C1（DT的栅极）充电。因为DT导通的条件是VGS＞Vth，而DT源极的电压为Vdata，所以当DT的栅极电压上升至Vdata-Vth时，DT的VGS就会降低至Vth，此时DT就会关断，停止对DT的栅极充电，并且DT的栅极电压将会保持在Vdata-Vth。
在第三时间段t3内，开关单元为低电平，使得T4、T5导通，而T1、T2、T3断开。此时，DT源极与Vdd导通，漏极与OLED导通，则DT的源极与栅极之间的电压差VGS=Vdd-(Vdata-Vth)=Vdd-Vdata+Vth，所以OLED内部产生的电流IOLED=K(VGS-Vth)2=K(Vdd-Vdata+Vth-Vth)2=K(Vdd-Vdata)2。因此，本发明实施例提供的像素单元控制电路中，IOLED不受Vth的影响，而只与Vdata有关，从而解决了因为每个像素单元中DT的Vth各不相同，而影响整个图像的显示效果的技术问题。
实施例2：
本实施例与实施例1基本相同，并且在实施例1的基础上进行改进，如图4所示，本实施例中还包括触摸控制单元。触摸控制单元与前述的显示控制单元可以同时进行工作，互不干扰，并且某些元件和输入信号是公用的，以下进行详细说明。
触摸控制单元包括第二电容C2、耦合信号输入端、重置模块和采集模块。耦合信号输入端连接至C2的第一端。重置模块用于为C2的第二端（触控感应端）输入重置电压。采集模块用于在C2的第二端输入重置电压后，采集由C2的电压变化而产生的触摸信号。
图5为本发明实施例中各个模块的优选的实施方式的电路图。
如图5所示，重置模块包括重置信号输入端和第六开关管T6。T6的两端分别连接至C2的第二端和Vdata；重置信号输入端连接至T6的栅极。本发明实施例中，重置信号输入端可以与复位信号输入端为同一个输入端。
采集模块包括第一方向扫描信号输入端和第二方向扫描信号输入端，也就是X方向（横向）扫描信号输入端和Y方向（纵向）扫描信号输入端。当然，在其他实施方式中，也可以将第二方向扫描信号输入端作为X方向扫描信号输入端，将第一方向扫描信号输入端作为Y方向扫描信号输入端。本发明实施例中，X方向扫描信号输入端可以与充电信号输入端为同一个输入端。
采集模块还包括第七开关管T7和第八开关管T8。T7和T8串联在耦合信号输入端与Y方向扫描信号输入端之间；T7的栅极连接至C2的第二端；T8的栅极连接至X方向扫描信号输入端。
优选的，本实施例中的T6、T7、T8也为P型TFT。当然，其中的全部或部分开关管也可以替换为N型TFT。
本实施例提供的像素单元控制电路中的显示控制单元与触摸控制单元可以同时进行工作，并且互不干扰，其工作过程的信号时序图如图6所示。
在第一时间段t1内，重置信号输入端（复位信号输入端）为低电平，使得T6导通，而T7、T8断开。此时，由Vdata提供重置信号，为C2的第二端（也就是触控感应端）充电，使触控感应端的电压为Vdata。
在第二时间段t2内，X方向扫描信号输入端（充电信号输入端）为低电平，使得T8导通，T6断开，同时耦合信号输入端为高电平。此时，耦合信号输入端一方面为C2的第一端提供电压，形成耦合电容；另一方面还充当放大T7的源极。
手指的触摸会直接导致C2的第二端的电压降低，即T7栅极的电压降低，使T7导通，这样耦合信号输入端上的电信号就会通过T7到达T8的源极，并通过T8被Y方向扫描信号输入端采集，以确定手指触摸位置在Y方向上的坐标。然后，根据Y方向扫描信号输入端采集到该触控信号的时间，就可以确定该触摸位置在X方向上的坐标。此外，T7还具有放大作用，将耦合信号输入端上的电信号放大，以便于Y方向扫描信号对该信号的采集。
在第三时间段t3内，触摸控制单元的所有器件均处于关闭状态，而此时也恰好是OLED的发光阶段，所以触摸控制单元不会对OLED的发光造成影响。
因此，本发明实施例提供的像素单元控制电路，在实现了OLED控制的同时，还实现了内嵌式触摸控制（in cell touch），并且显示控制单元与触摸控制单元不会相互影响。
应当说明的是，本发明上述实施例中的像素单元控制电路的实施方式仅是最优选的实施方式，当然还可以采用其他的实施方式。例如，显示控制单元中的复位模块，以及触摸控制单元中的充值模块，均可以替换为其他常见的具有电压复位或重置功能的电路模块。又如，实施例2的采样模块中，T7与T8的串联顺序也可以互换，等等。
实施例3：
本发明还提供一种显示装置，具体可以是电视机、显示器、数码相框、手机、平板电脑等任何具有显示功能的产品或部件，该显示装置包括上述实施例中的像素单元控制电路。
由于本发明实施例提供的显示装置与上述本发明实施例所提供的像素单元控制电路具有相同的技术特征，所以也能产生相同的技术效果，解决相同的技术问题。
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以权利要求的保护范围为准。

Claims (9)

1.一种像素单元控制电路，其特征在于：包括数据输入端、电源输入端和显示控制单元，所述显示控制单元包括驱动开关管、复位模块、充电模块和开关模块；
所述复位模块用于将所述驱动开关管的栅极电压清零；
所述充电模块用于在所述驱动开关管的栅极电压清零后，为所述驱动开关管的栅极充入补偿电压，所述补偿电压的值等于所述数据输入端的电势与所述驱动开关管的阈值电压之差；
所述开关模块用于在所述驱动开关管的栅极充入补偿电压后，使所述驱动开关管的源极与所述电源输入端导通，漏极与有机发光二极管导通。
2.根据权利要求1所述的像素单元控制电路，其特征在于：所述复位模块包括复位信号输入端和第一开关管；
所述驱动开关管的栅极通过所述第一开关管接地；
所述复位信号输入端连接至所述第一开关管的栅极。
3.根据权利要求1所述的像素单元控制电路，其特征在于：所述充电模块包括充电信号输入端、第二开关管、第三开关管和第一电容；
所述第二开关管的两端分别连接至所述数据输入端和所述驱动开关管的源极；
所述第三开关管的两端分别连接至所述驱动开关管的栅极和漏极；
所述第一电容的第一端连接至所述驱动开关管的栅极，第二端接地；
所述充电信号输入端连接至所述第二开关管的栅极和所述第三开关管的栅极。
4.根据权利要求1所述的像素单元控制电路，其特征在于：所述开关单元包括开关信号输入端、第四开关管和第五开关管；
所述第四开关管的两端分别连接至所述电源输入端和所述驱动开关管的源极；
所述第五开关管的两端分别连接至所述驱动开关管的漏极和所述有机发光二极管；
所述开关信号输入端连接至所述第四开关管的栅极和所述第五开关管的栅极。
5.根据权利要求1所述的像素单元控制电路，其特征在于：还包括触摸控制单元，所述触摸控制单元包括第二电容、耦合信号输入端、重置模块和采集模块；
所述耦合信号输入端连接至所述第二电容的第一端；
所述重置模块用于为所述第二电容的第二端输入重置电压；
所述采集模块用于在所述第二电容的第二端输入重置电压后，采集由所述第二电容的电压变化而产生的触摸信号。
6.根据权利要求5所述的像素单元控制电路，其特征在于：所述重置模块包括重置信号输入端和第六开关管；
所述第六开关管的两端分别连接至所述第二电容的第二端和所述数据输入端；
所述重置信号输入端连接至所述第六开关管的栅极。
7.根据权利要求5所述的像素单元控制电路，其特征在于：所述采集模块包括第一方向扫描信号输入端、第二方向扫描信号输入端、第七开关管和第八开关管；
所述第七开关管和所述第八开关管串联在所述耦合信号输入端与所述第二方向扫描信号输入端之间；
所述第七开关管的栅极连接至所述第二电容的第二端；
所述第八开关管的栅极连接至所述第一方向扫描信号输入端。
8.根据权利要求1所述的像素单元控制电路，其特征在于：所述驱动开关管为P型薄膜晶体管。
9.一种显示装置，其特征在于：包括权利要求1至8任一项所述的像素单元控制电路。
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